理论教育 有限元分析:人工选择主自由度的准则

有限元分析:人工选择主自由度的准则

时间:2023-10-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:选择主自由度是缩减法分析中很重要的一步。缩减质量矩阵的精度将取决于主自由度的位置和数目。对于给定的问题,可以选择多种不同的主自由度集,在多种情形下都可以得到能够接受的结果。选择主自由度的基本准则如下。1)主自由度的总数至少应是感兴趣的模态数的两倍。2)把预计结构或部件要振动的方向选为主自由度。6)在施加力或非零位移的位置选择主自由度。对于MODE≥2的轴对称周期单元,应将其UX、UZ自由度都选择为主自由度。

有限元分析:人工选择主自由度的准则

选择主自由度是缩减法分析中很重要的一步。缩减质量矩阵的精度将取决于主自由度的位置和数目。对于给定的问题,可以选择多种不同的主自由度集,在多种情形下都可以得到能够接受的结果。可以用命令M和MGEN来选择主自由度,也可用TOTAL命令让程序在求解过程中选择主自由度。建议两种方式兼用:自己选择少量主自由度,同时让ANSYS程序选择一些自由度。这样,程序将弥补那些可能被遗漏的模态。

选择主自由度的基本准则如下。

1)主自由度的总数至少应是感兴趣的模态数的两倍。

2)把预计结构或部件要振动的方向选为主自由度。

例如对于平板问题,应至少在法向上选择几个主自由度(见图11-1a)。如果在一个方向上的运动会引起另一个方向上的大运动,应在两个方向上都选择主自由度(见图11-1b)。

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图11-1

a)平板可能有的法向主自由度 b)X方向运动引起Y方向运动

3)在相对较大的质量或较大转动惯量但相对较低刚度的位置选择主自由度(见图11-2),凸肩或“松散”连接的结构是这种位置的实例。相反地,不要选择质量相对较小或有较高刚度(如靠近约束处的自由度)的位置作为主自由度。(www.daowen.com)

4)如果最关注的是弯曲模态,则可以忽略转动和“拉伸”自由度。

5)如果要选的自由度属于一个耦合约束集,则只需选中耦合集中第一个自由度。

6)在施加力或非零位移的位置选择主自由度。

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图11-2 应选择主自由度的位置

a)大转动惯量 b)大质量

7)对于轴对称壳模型,选择模型中的平行于或接近平行于中心线部分的所有节点的全局UX自由度为主自由度,这样就可以避免主自由度间的振荡运动。如果运动基本上是平行于中心线的,这条建议可以放宽。对于MODE≥2的轴对称周期单元,应将其UX、UZ自由度都选择为主自由度。

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